JP6749802B2 - 鉄道車両の床構造 - Google Patents

Description

本発明は、鉄道車両の床構造に係り、特に床下から伝わる固体伝播音及び透過音を低減することによって、客室内の騒音を低減する方法に関する。

近年、新幹線車両などの鉄道車両の高速化が進んでおり、速度の向上に伴って増加する車内騒音の低減が強く求められている。特に、台車上の客室においては、床下の台車駆動系装置からの固体伝播音や透過音が増加し、客室内の快適性が著しく損なわれるなどの問題が発生している。

このような問題に関して、特許文献１には、コルクの板材に木質の板材を重ねて補強した上床を適用し、床下から伝わる固体伝播音を低減することが示されている。また、特許文献２あるいは特許文献３には、ハニカム材の面板に多孔を設けた上床を適用し、ヘルムホルツ共鳴の原理を利用して、床下から伝わる透過音を低減することが示されている。このヘルムホルツ共鳴における吸音周波数ｆ_０は、次式（１）により求められる。
（１）式において、Ｃは音速、Ｓは孔の断面積、Ｖは空間の容積、Lは孔の長さ、δは管端部補正である。

特開２００３−１８２５７２号公報 特開平７−１８６９４２号公報 特開２０１３−８０１２号公報

床下の台車駆動系装置から発生する振動と音は、台枠から床受けなどを伝わり上床へ固体伝播するとともに、空気層を経由して上床に透過音として伝わる。この床下から上床へ伝わる固体伝播音及び透過音を低減させて、客室内の騒音を低減する必要がある。

このため、特許文献１〜３に示した上床が考案されているが、特許文献１に示した構造は固体伝播音の低減に着目した構造、特許文献２あるいは特許文献３に示された構造は透過音の低減に着目した構造であり、固体伝播音及び透過音の両方を低減する構造になっていない。また、特許文献２あるいは特許文献３に示された構造は、床下の低周波音低減を目的として孔の長さを確保するための多数の部品から構成されており、製作に手間を要するといった問題もある。

本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、固体伝播音及び透過音を同時に抑制でき、かつ製作が容易な鉄道車両の床構造を提供することを目的としている。

かかる課題を解決するため本発明においては、台枠上に配置した床受けを介して上床を支持した鉄道車両の床構造において、上床をハニカム材で構成し、ハニカム材の少なくとも一方の面板の表面に制振材を配置し、面板と制振材を貫通する複数の孔を設けるようにした。

また本発明においては、台枠上に配置した床受けを介して上床を支持した鉄道車両の床構造において、上床をハニカム材で構成し、ハニカム材の少なくとも一方の面板の表面にライナを介して平板を配置し、平板に複数の孔を設けるようにした。

本発明は、以上の構成を備えるため、床下から上床へ伝わる固体伝播振動をハニカム材に貼付した制振材により低減でき、透過音をハニカム材と制振材を貫通する複数の孔で低減できる。

また、床下から上床へ伝わる固体伝播音をハニカム材と平板の間の空気層により絶縁でき、透過音を平板に設けた複数の孔で低減できる。すなわち、多数の部品を用いる必要がないため製作が容易であり、固体伝播音と透過音を同時に抑制できるため、客室内の騒音を低減できる。

本発明の実施の形態による鉄道車両の台車上近傍の車体構造を説明する図である。 本発明の実施の形態による床構造を説明する図である。 本発明の実施の形態による床構造を説明する図である。 変形例１の床構造を説明する図である。 変形例２の床構造を説明する図である。 変形例３の床構造を説明する図である。 変形例４の床構造を説明する図である。 変形例５の床構造を説明する図である。

以下図面について、本発明の一実施の形態を詳述する。

（１）本実施の形態
図１は、本実施の形態による鉄道車両の台車上近傍の車体構造を説明する図である。図１において、車体１には、屋根構体２、側構体３、台枠４、中梁５が配置され、台枠４上に床受け６、その上に防振ゴム７が配置され、上床８を支持している。台枠４と上床８との間には、空調ダクト９が設けられている。

図２及び図３において、上床８はハニカム材からなる床材である。上床８においては、上板１１ａと下板１１ｂの間にハニカムコア１２が内挿され、上板１１ａ、ハニカムコア１２及び下板１１ｂが接着結合されている。ハニカムコア１２の内部には、コア空間１３が存在する。さらに、下板１１ｂの表面には制振材１０が接着剤により貼付されている。この下板１１ｂと制振材１０には、貫通された孔１４が設けられている。図３に示すように、多孔となる孔１４は、ハニカムコア１２に対応して開けられた孔であり、千鳥状である。なお、孔１４は、ハニカムコア１２のほぼ中心に開いているのが理想であるが、１つのコアに孔が２個入るなどの箇所が発生しても良い。

このような構成において、床下から台枠４を介して床受け６、防振ゴム７を伝わり上床８へ伝わる固体伝播振動はハニカム材に貼付された制振材１０により低減でき、台枠４から透過してくる透過音は制振材１０と下板１１ｂに設けられた孔１４とコア空間１３の寸法などにより吸音周波数が決まるヘルムホルツ共鳴の原理により低減できる。

これは、ハニカム材とその表面に貼付した制振材１０を同時に貫通する孔１４を設けたことにより、孔１４の長さＬをＬ＝Ｌ１＋Ｌ２と長くし、前述の（１）式により求まる吸音周波数ｆ_０を床下の低周波音領域まで低下させることで可能となる。

（２）変形例
（２−１）変形例１
図４は、変形例１の床構造を説明する図である。図４において、本実施の形態のハニカムコア１２の内部のコア空間１３において、下板１１ｂ側に距離Ｌ３だけ吸音材１５を設置したものである。これにより、孔１４の長さを延長できるので、より低い周波数の騒音を低減できる。また、吸音材１５の吸音効果により、さらなる車内騒音の低減が期待できる。

（２−２）変形例２
図５は、変形例２の床構造を説明する図である。図５において、本実施の形態の孔１４の表面にポリエチレンあるいは塩化ビニール樹脂系などのラップ材１６を設けたものである。これにより、ハニカム材の内部への水分あるいは湿度の侵入を防止でき、ハニカムコア１２と上板１１ａと下板１１ｂとの接着の剥がれを抑制できる。なお、透過音はラップ材１６を通るので、共鳴効果は得られることになる。なお、ラップ材１６の代わりに、撥水性のものを孔表面に塗膜として散布しても良い。

（２−３）変形例３
図６は、変形例３の床構造を説明する図である。図６において、本実施の形態のハニカムコア１２に制振塗料１７を塗布したものである。これにより、制振効果を高めることで固体伝播音を抑制でき、さらなる車内騒音の低減が期待できる。

（２−４）変形例４
図７は、変形例４の床構造を説明する図である。図７において、上床８には、上板１１ａと下板１１ｂの間にハニカムコア１２が内挿され、上板１１ａ、ハニカムコア１２及び下板１１ｂが接着結合されている。ハニカムコア１２の内部には、コア空間１３が存在する。さらに、下板１１ｂの下方には、ライナ１９で空間を有した平板２０がライナ１９に接着剤により貼付されている。ライナ１９は下板１１ｂに接着剤により貼付されている。この平板２０には、孔１８が設けられている。孔１８は、下板１１ｂ、ライナ１９及び平板２０で形成された空間に対応して開けられた孔であり、前述の（１）式により求まる吸音周波数ｆ_０が床下の低周波音領域に一致するよう設計されるものである。

このような構成において、床下から台枠４を介して床受け６、防振ゴム７を伝わり上床８へ伝わる固体伝播振動は下板１１ｂと平板２０との間の空間で絶縁され、台枠４から透過してくる透過音は平板２０に設けられた孔１８の寸法や平板２０の間の空間の寸法などにより吸音周波数が決まるヘルムホルツ共鳴の原理により低減できる。

これは、ハニカム材とその下方に配置した平板２０の間に仕切りのない空間を設けたことにより、孔１４の間隔を広くし、前述の（１）式により求まる吸音周波数ｆ_０を床下の低周波音領域まで低下させることで可能となる。なお、さらなる透過音の低減のために、下板１１ｂと平板２０の間の空間に吸音材を配置しても良い。

（２−５）変形例５
図８は、変形例５の床構造を説明する図である。図８において、変形例４の下板１１ｂに孔１４を設けたものである。これにより、さらなる透過音の低減を図ることができる。

なお、平板２０に設けられた複数の孔１８をなくすことで、水分の侵入を防ぐことが可能となる。複数の孔１８を設けなくともハニカム空間での共鳴と平板２０の距離Ｌ３による空間の共鳴が得られる効果が期待できる。

本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲の各請求項の記載あるいは課題を解決するための手段の項の記載に基づいて定められるが、当業者がそれから容易に置き換えられる範囲にも及ぶものである。

１……車体、２……屋根構体、３……側構体、４……台枠、５……中梁、６……床受け、７……防振ゴム、８……上床、９……空調ダクト、１０……制振材、１１ａ……上板、１１ｂ……下板、１２……ハニカムコア、１３……コア空間、１４……孔、１５……吸音材、１６……ラップ材、１７……制振塗料、１８……孔、１９……ライナ、２０……平板。

Claims (6)

1. 台枠上に配置した床受けを介して上床を支持した鉄道車両の床構造において、
   前記上床をハニカム材で構成し、
   前記ハニカム材の内部のコアに制振塗料を塗布し、
   前記ハニカム材の少なくとも一方の面板の表面に制振材を配置し、前記面板と前記制振材を貫通する複数の孔を設けた
   ことを特徴とする鉄道車両の床構造。
2. 請求項１に記載の鉄道車両の床構造において、
   前記複数の孔を千鳥状に設けた
   ことを特徴とする鉄道車両の床構造。
3. 請求項１に記載の鉄道車両の床構造において、
   前記制振材は前記ハニカム材の面板に接着剤で貼付されている
   ことを特徴とする鉄道車両の床構造。
4. 請求項１に記載の鉄道車両の床構造において、
   前記ハニカム材の内部に吸音材を配置した
   ことを特徴とする鉄道車両の床構造。
5. 請求項１に記載の鉄道車両の床構造において、
   前記複数の孔の表面に、ポリエチレンあるいは塩化ビニール樹脂系などのラップ材を設けた
   ことを特徴とする鉄道車両の床構造。
6. 請求項１に記載の鉄道車両の床構造を台車上に設けた
   ことを特徴とする鉄道車両の床構造。